DE69736267T2

DE69736267T2 - Plasmabehandlungsvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE69736267T2
Application number: DE69736267T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Amagasaki-shi MABUCHI; Toshihiro Nishinomiya-shi HAYAMI; Shigeki Sagamihara-shi HONDA
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-05-27
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: DE69736267D1; KR19990028952A; EP0841838A1; TW399773U; EP0841838B1; JP3050124B2; JPH09320798A; EP0841838A4; WO1997046057A1; KR100279656B1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Plasmabearbeitungsvorrichtung und ein Plasmabearbeitungsverfahren unter Verwendung der Vorrichtung, wobei die Vorrichtung und das Verfahren auf Prozesse eines Ätzens, Veraschens, Gasphasenabscheidung (CVD), usw. bei der Herstellung von integrierten Schaltungen (LSIs) in großem Umfang und Flüssigkristallanzeigeplatten bzw. -paneelen (LCDs) angewendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Plasmabearbeitungsvorrichtungen werden weit verbreitet bei der Herstellung von LSIs, LCDs, usw. verwendet. Die Plasmabearbeitungsvorrichtung führt Prozesse bzw. Verfahren eines Ätzens, Veraschens, CVD, usw. basierend auf der Ausbildung von Plasma von reaktionsfähigen Gasen aus. Insbesondere die Trockenätztechnik unter Verwendung von Plasma ist eine unentbehrliche fundamentale Technik für die Herstellungsprozesse von LSIs, LDCs, usw.
Die neue bzw. moderne Herstellung von LSIs, LCDs, usw. verwendet größere Siliziumwafer bzw. -scheiben und Glassubstrate, und die Erzeugung eines gleichförmigen Plasmas in einem weiten Bereich ist intensiv gefordert bzw. erforderlich. Hinsichtlich der Trockenätztechnik und Einbettungstechnik für eine Dünnfilmausbildung ist es erforderlich, eine Plasmaerzeugung und Ionenenergie im Plasma unabhängig zu regeln bzw. zu steuern.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung bereits eine Plasmabearbeitungsvor richtung vorgeschlagen, welche ein Plasma gleichförmig in einem weiten bzw. ausgedehnten Bereich erzeugen kann und auch die Ionenenergie regeln bzw. steuern kann (siehe japanische Patentveröffentlichung JP-A-He-5-144773). Die vorgeschlagene Vorrichtung weist die Struktur auf, in welcher der Deckenabschnitt der Reaktionskammer luftdicht mit einer dielektrischen Platte abgedichtet bzw. versiegelt ist, welche die Mikrowellendurchlässigkeit aufweist (wird nachfolgend als "Mikrowellenfenster" bezeichnet), eine dielektrische Substanzschicht, in welcher die Mikrowelle fortgepflanzt bzw. verbreitet wird, über dem Mikrowellenfenster vorgesehen ist, und eine Radiofrequenz-(RF-) Spannung an die Probenplattform angewandt bzw. angelegt werden kann.
Basierend auf der Aneignung bzw. Übernahme der oben erwähnten Struktur kann diese Vorrichtung die Mikrowelle flach in der dielektrischen Substanzschicht verbreiten. Demgemäß ist es durch ein Vergrößern des Bereichs bzw. der Fläche der Schicht der dielektrischen Substanz und des Mikrowellenfensters ohne weiteres möglich, Plasma gleichförmig in einem großen Bereich der Reaktionskammer zu erzeugen bzw. zu generieren. Mit der Anwendung von RF-Spannung auf die Probenplattform in der Reaktionskammer wird eine elektrische Schaltung zwischen der Probenplattform und dem geerdeten Abschnitt durch das Plasma hindurch ausgebildet, und eine Vorspannspannung kann an der Probenoberfläche erzeugt werden. Diese Vorrichtung kann die Ionenenergie von Plasma basierend auf der Vorspannspannung regeln bzw. steuern. Es ist nämlich basierend auf der Erzeugung von Plasma hauptsächlich durch die Mikrowelle und die Regelung bzw. Steuerung von Plasmaionenenergie hauptsächlich durch die RF-Spannung möglich, eine Plasmaer zeugung und Plasmaionenenergie unabhängig zu regeln bzw. zu steuern.
Jedoch kann diese Vorrichtung in einer gewissen Plasmabearbeitungsbedingung nicht eine stabile Vorspannspannung an der Oberfläche einer Probe erzeugen, die auf der Probenplattform angeordnet ist, in welchem Fall die Regelung bzw. Steuerung von Ionenenergie schwierig sein wird. Beispielsweise kann der Ätzprozeß für Oxidfilme nicht mit einer zufriedenstellenden Wiederholbarkeit durchgeführt werden, und außerdem schreitet ein Ätzen nicht fort oder ein dünner Film lagert sich auf der Probe in einigen Fällen ab.
Deswegen hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche fähig ist, die Ionenenergie stabil zu regeln bzw. zu steuern (siehe japanische Patentveröffentlichung JP-A-He-6-104098).
1 zeigt einen vertikalen Querschnitt der vorgeschlagenen Plasmabearbeitungsvorrichtung, welche die Ionenenergieregelung bzw. -steuerung stabil durchführen soll. Die Vorrichtung ist am Mikrowellenfenster 14 an der Innenseite des Reaktionsraums 12 mit einer Gegenelektrode 21 ausgestattet bzw. versehen, welche elektrisch geerdet ist. Die Gegenelektrode 21 ist eine metallische bzw. Metallplatte aus Aluminium (Al), usw. und sie weist ein Mikrowelleneintrittsloch 21a zum Einbringen der Mikrowelle in den Reaktionsraum 12 auf.
Die in 1 gezeigte, vorgeschlagene Vorrichtung ist gekennzeichnet, die geerdete Gegenelektrode 21 nahe dem Mikrowellenfenster 14 angeordnet aufzuweisen, wo das meiste des Plasmas erzeugt wird, um der Probenplattform 15 gegen überzuliegen. Diese Elektrodenanordnung stabilisiert das Plasmapotential bei der Anwendung von RF-Spannung an der Probenplattform 15, wobei eine stabile Vorspannspannung an der Oberfläche der Probe S erzeugt wird. Deshalb wird es möglich, die Ionenenergie von Plasma so zu regeln bzw. zu steuern, daß die Oberfläche der Probe S einem Ion von geeigneter Energie ausgesetzt wird.
2 zeigt ein Detail von Abschnitt A der Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist, d.h. den Seitenwandabschnitt der Reaktionskammer. Die Gegenelektrode 21 ist elektrisch durch den Seitenwandabschnitt der Reaktionskammer 11 geerdet. An diesem Abschnitt sind eine Heizeinrichtung 27 und eine andere Heizeinrichtung 31 zur Verfügung gestellt, durch welche die Seitenwand der Reaktionskammer 11 und die Gegenelektrode 21 auf die spezifizierten bzw. bestimmten Temperaturen erwärmt werden.
Jedoch ist in dieser Struktur der Vorrichtung die Seitenwand der Reaktionskammer auch elektrisch geerdet, und deshalb kann die Seitenwand möglicherweise als eine geerdete Elektrode für die Probenplattform funktionieren, die die Anwendung der RF-Spannung aufweist. Deswegen kann der Zustand der RF-Spannungsanwendung zwischen der Gegenelektrode und der Probenplattform und zwischen der Seitenwand der Reaktionskammer und Probenplattform variieren, was möglicherweise zu einer signifikanten bzw. merklichen Verschlechterung einer Wiederholbarkeit von Plasmabearbeitung führt. Beispielsweise kann sich im Fall eines Ätzens von SiO₂ an der Oberfläche eines Siliziumwafers bzw. -scheibe die Verteilung einer Ätzrate bzw. -geschwindigkeit über die Probenoberfläche abrupt verschlechtern.
Es ist für verschiedene Plasmabearbeitungen wichtig, die spezifizierte Temperatur der inneren Seitenwand der Reaktionskammer unter einer Temperaturregelung bzw. -steuerung beizubehalten. Beispielsweise verwendet das oben erwähnte SiO₂ Ätzen Fluorkohlenstoff (CxFy) Gas und es ist notwendig, Filmbildungskerne, welche durch die Zerlegung im Plasma erzeugt werden, an der Probenoberfläche zu sammeln, um das Auswahlverhältnis zum Si Unterschichtfilm zu verbessern. Deswegen wird die Probe durch ein Kühlen der Probenplattform gekühlt, während die Seitenwand der Reaktionskammer auf 150°C bis 200°C unter einer Temperaturregelung bzw. -steuerung erhitzt wird.
Da die Vorrichtung der oben erwähnten Anordnung einer Temperaturregelung bzw. -steuerung für die gesamte Seitenwand der Reaktionskammer unterworfen wird, diffundiert die Wärme, die durch die Regelung bzw. Steuerung erzeugt wird, in die gesamte Reaktionskammer. Deshalb ist die Temperaturregelung bzw. -steuerung für die innere Seitenwand andererseits nicht effizient und nicht ausreichend. Außerdem heizt die Temperaturregelung bzw. -steuerung basierend auf einem Erhitzen die Außenseite (die zur Atmosphäre gerichtet ist) der Reaktionskammer auf, was den Zugang zur Vorrichtung für die Instandhaltung schwierig macht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorerwähnten Probleme zu lösen und ihr primäres Ziel ist es, eine Plasmabearbeitungsvorrichtung und ein Plasmabearbeitungsverfahren bereitzustellen, die fähig sind, die Plasmabearbeitung zu stabilisieren, um dadurch die Wiederholbarkeit eines Bearbeitens zu verbessern, und ihr zweites Ziel ist es, die Temperaturregelung bzw. -steuerung für die Seiten wand der Reaktionskammer zu verbessern und die Wartbarkeit der Vorrichtung zu verbessern.
Die Plasmabearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in dem beigefügten Patentanspruch 1 definiert.
Das Plasmabearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist in dem beigefügten Patentanspruch 4 definiert.
Die Annahme bzw. Aneignung dieser Plasmabearbeitungsvorrichtung und dieses Plasmabearbeitungsverfahrens beseitigt die Zerstreuung von RF-Energie von der Probenplattform zu der Seitenwand der Reaktionskammer, welches Ereignis durch die herkömmliche bzw. konventionelle Vorrichtung angetroffen wird, wodurch die wirksame Anwendung von RF-Spannung zwischen der Gegenelektrode und der Probenplattform erzielt wird. Deshalb wird die Vorspannspannung, die an der Probenoberfläche durch die Anwendung von RF-Spannung erzeugt wird, stabilisiert, und die Wiederholbarkeit eines Plasmabearbeitens wird verbessert.
Die erfinderische Plasmabearbeitungsvorrichtung ist vorzugsweise zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer ihre innere Seitenwand thermisch von anderen Abschnitten der Reaktionskammer isoliert aufweist und mit Temperatursteuer- bzw. -regelmitteln ausgestattet ist.
Die innere Seitenwand der Reaktionskammer kann eine effiziente bzw. wirksame und stabile Temperaturregelung bzw. -steuerung aufgrund der Regelung bzw. Steuerung aufweisen, welche auf andere Abschnitte beschränkt ist. Die Temperaturveränderung bzw. -schwankung der äußeren Seitenwand (die zur Atmosphäre gerichtet ist) der Reaktionskammer, die durch die Temperaturregelung bzw. -steuerung für die innere Seitenwand bewirkt bzw. verursacht ist, wird vermindert, und das Instandhaltungsproblem wird gelöst.
Die oben erwähnte Struktur ist insbesondere für eine Vorrichtung geeignet, die die Gegenelektrode vorgesehen aufweist, um nur in dem Randabschnitt des Mikrowellenfensters im Inneren der Reaktionskammer vorzuliegen, beispielsweise eine Vorrichtung, die eine ringförmige Gegenelektrode aufweist.
Die Vorrichtung, die eine derartige Gegenelektrode aufweist, verringert das Problem des Steckens bzw. Anhaftens von Teilchen bzw. Partikeln an der Probe und der metallischen bzw. Metallverunreinigung aufgrund der Abwesenheit einer Elektrode über der Probenplattform, aber andererseits neigt sie, an erhöhter Zerstreuung von RF-Energie von der Probenplattform zur Seitenwand zu leiden, da die Gegenelektrode nicht direkt der Probenplattform gegenüberliegt. Die oben erwähnte Struktur soll die Zerstreuung von RF-Energie von der Probenplattform zur Seitenwand der Reaktionskammer verringern, und die deutliche Wirksamkeit bzw. Effektivität wird durch die Vorrichtung bewiesen.
Das Plasmabearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die innere Seitenwand der Reaktionskammer mit individuellen Temperaturregel- bzw. -steuermitteln ausgestattet bzw. ausgerüstet ist, und thermisch von anderen Abschnitten der Reaktionskammer isoliert ist bzw, wird. Deshalb wird der inneren Seitenwand die effiziente bzw, wirksame und stabile Temperaturregelung bzw. -steuerung verliehen, und die Temperaturveränderung bzw. -schwankung der äußeren Seitenwand (die zur Atmosphäre gerichtet ist) der Reaktionskammer, die durch die Temperaturregelung bzw. -steuerung für die innere Seitenwand verursacht ist bzw. wird, wird verringert, was zu einer verbesserten Instandhaltbarkeit der Vorrichtung führt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Plasmabearbeitungsvorrichtung, die in der Vergangenheit vorgeschlagen wurde;
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts A der in 1 gezeigten Vorrichtung, d.h. des Seitenwandabschnitts der Reaktionskammer;
3 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Plasmabearbeitungsvorrichtung basierend auf einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B der in 3 gezeigten Vorrichtung, d.h. des Seitenwandabschnitts der Reaktionskammer;
5 ist eine Querschnittsansicht der Plasmabearbeitungsvorrichtung basierend auf einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts C der in 5 gezeigten Vorrichtung, d.h. des Seitenwandabschnitts der Reaktionskammer;
7 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Plasmabearbeitungsvorrichtung basierend auf noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts D der in 7 gezeigten Vorrichtung, d.h. des Seitenwandabschnitts der Reaktionskammer.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Plasmabearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail erklärt.
3 zeigt einen vertikalen Querschnitt der Plasmabearbeitungsvorrichtung basierend auf einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist eine quaderbzw. würfelförmige Reaktionskammer 11 auf, welche aus Metall, wie beispielsweise Aluminium oder rostfreiem Stahl, hergestellt ist. Die Reaktionskammer 11 weist in ihr einen Reaktionsraum 12 auf. Die Reaktionskammer 11 ist oben mit einem Mikrowellenfenster 14 und einem O-Ring bedeckt, so daß sie luftdicht abgedichtet ist. Das Mikrowellenfenster 14 ist aus einer dielektrischen Substanz, wie beispielsweise Quarzglas (SiO₂) oder Aluminiumoxid bzw. Tonerde (Al₂O₃) hergestellt, die eine hohe thermische Haltbarkeit, hohe Mikrowellendurchlässigkeit und geringen dielektrischen Verlust aufweist.
Über dem Mikrowellenfenster 14 ist eine dielektrische Substanzschicht bzw. Schicht einer dielektrischen Substanz 36 angeordnet, welche mit einer metallischen bzw. Metallplatte 37 aus Aluminium, usw. überlagert ist. Die Schicht 36 der dielektrischen Substanz ist an einen Mikrowellengenerator 39 durch einen Wellenleiter 38 angeschlossen. Die Schicht 36 der dielektrischen Substanz ist aus einem Material hergestellt, das einen geringen dielektrischen Verlust aufweist, beispielsweise Fluorharz, Polyethylen oder Polystyrol. Die Mikrowellenfrequenz ist beispielsweise 2,45 GHz.
Im Reaktionsraum 12 an der Position, die dem Mikrowellenfenster 14 gegenüberliegt, ist eine Probenplattform 15 angeordnet, auf welcher eine Probe S plaziert bzw. angeordnet wird. Die Probenplattform 15 weist einen Einspannmechanismus auf, wie beispielsweise ein elektrostatisches Spannfutter (nicht gezeigt) für das Halten der Probe S und einen Fluid zirkulierenden Mechanismus (nicht gezeigt) für ein Zirkulieren eines thermischen Mediums, um die Probe S bei einer konstanten Temperatur beizubehalten. Die Probenplattform 15 ist mit einer RF-Spannungsquelle 40 verbunden, welche auf 400 kHz, 2 MHz, 13,56 MHz, usw. eingestellt ist.
Die Probenplattform 15 ist an einer Basis 16 fixiert, während sie von der Reaktionskammer 11 durch ein isolierendes Glied 18 isoliert ist, und durch ein Plasmaabschirmglied 17 umgeben. Die Probenplattform 15 ist auf einem Elektrodenhauptkörper ausgebildet, wobei geschmolzenes Aluminium auf ihre Oberfläche aufgesprüht ist, mit der Absicht einer Bereitstellung einer Funktion eines elektrostatischen Spannfutters. Das isolierende Glied 18 und das Plasmaabschirmglied 17 sind aus Aluminiumoxid hergestellt. Die Reaktionskammer 11 weist die Gestaltung einer Gaszufuhrleitung 19a für ein Zuführen von Gas in den Reaktionsraum 12 und einer Evakuierungsöffnung 20 auf, welche mit einer Evakuierungsvorrichtung (nicht gezeigt) kommuniziert bzw. in Verbindung steht.
Das Mikrowellenfenster 14 ist an der unteren Oberfläche davon mit einer Gegenelektrode 21 versehen bzw. ausgestattet, welche eine Anzahl von rechteckigen bzw. rechtwinkeligen Mikrowelleneintrittslöchern 21a aufweist. Die Gegenelektrode 21 ist elektrisch durch die Reaktionskammer 11 geerdet, und sie dient als eine geerdete Elektrode gegen die Probenplattform 15, an welche eine RF-Spannung angelegt wird. Die Gegenelektrode 21 ist aus Silizium (Si), Alumi nium, usw. hergestellt, und ist mit einer Heizeinrichtung 31 ausgestattet bzw. ausgerüstet.
4 zeigt ein Detail eines Abschnitts B der in 3 gezeigten Vorrichtung, d.h. den Seitenwandabschnitt der Reaktionskammer. Die Seitenwand der Reaktionskammer 11 wird hauptsächlich aus einer inneren Seitenwand 11a und einer äußeren Seitenwand 11b gebildet. Die innere Seitenwand 11a ist aus Aluminium, usw. hergestellt, die an ihrer inneren Oberfläche mit einem Antikorrosionsoxidfilm beschichtet ist. Die gegenüberliegende Oberfläche, welche zur äußeren Seitenwand 11b gerichtet ist, der inneren Seitenwand 11a kann auch mit einem Antikorrosionsoxidfilm beschichtet sein, um die elektrische Trennung zwischen der inneren Seitenwand 11a und der äußeren Seitenwand 11b zu steigern. Die äußere Seitenwand 11b ist aus Aluminium, rostfreiem Stahl, usw. hergestellt.
Die innere Seitenwand 11a und die äußere Seitenwand 11b sind elektrisch und thermisch voneinander durch Trennungsmittel 23 und 25 isoliert. Diese Trennungsmittel sind aus Teflon (eingetragene Marke) oder Keramiken, wie beispielsweise Aluminiumoxid bzw. Tonerde hergestellt, die einen hohen elektrischen Widerstand, eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und eine gute Herstellbarkeit aufweisen. Für das luftdichte Abdichten des Reaktionsraums 12 sind die innere Seitenwand 11a und die äußere Seitenwand 11b mit Isolator- O-Ringen 24 und 26 aus Fluorkautschuk bzw. -gummi, Kalrez (eingetragene Marke), usw. ausgestattet. Die äußere Seitenwand 11b ist elektrisch geerdet, während die innere Seitenwand 11a es nicht ist.
Die innere Seitenwand 11a weist eine unterirdische bzw. eingebettete Heizeinrichtung 27 auf, so daß sie einer Temperaturregelung bzw. -steuerung basierend auf einem Heizen unterliegen kann. Ein kühlender Raum 28 ist zwischen der inneren Seitenwand 11a und der äußeren Seitenwand 11b ausgebildet, wobei beispielsweise N₂-Gas in ihn aus einer Kühlgas-Zufuhrleitung 30a eingespeist bzw. eingeführt und durch eine Evakuierungsöffnung 30b evakuiert wird, um den Temperaturanstieg der äußeren Seitenwand 11b zu verringern.
Bearbeitungsgas wird von der Gaszufuhrleitung 19a eingebracht, und wird in den Reaktionsraum 12 durch eine Anzahl von Gaseinlässen 19b eingeführt, die sich um die innere Seitenwand 11a ausrichten. Die innere Seitenwand 11a und die äußere Seitenwand 11b sind durch einen Isolator-O-Ring 33 zwischengeschaltet, durch welchen ein Gaszufuhrraum um die innere Seitenwand 11a ausgebildet ist.
Das Verfahren eines Plasmabearbeitens an der Oberfläche einer Probe S durch eine Verwendung der Plasmabearbeitungsvorrichtung, die wie oben beschrieben angeordnet ist, wird unter Bezugnahme auf 3 erklärt.

➀ Die Probenplattform 15 wird bei einer vorgeschriebenen Temperatur gehalten, und die innere Seitenwand 11a der Reaktionskammer 11 wird auf eine vorgeschriebene Temperatur im voraus erhitzt.
➁ Restgas in dem Reaktionsraum 12 wird durch die Evakuierungsöffnung 20 evakuiert und Bearbeitungsgas wird in den Reaktionsraum 12 durch die Gaszufuhrleitung 19a und Einlässe 19b zugeführt.
➂ Der Mikrowellengenerator 39 wird aktiviert, um die Mikrowelle zur Schicht 36 der dielektrischen Substanz durch den Wellenleiter 38 zu liefern. Ein elektrisches Feld einer ebenen Welle ist bzw. wird im Raum 35 ausgebildet, und das elektrische Feld dringt in den Reaktionsraum 12 durch das Mikrowellenfenster 14 ein, wobei das Gas veranlaßt wird, ein Plasma auszubilden.
➃ Praktisch gleichzeitig zur Plasmaerzeugung bzw. -generierung wird die RF-Spannungsquelle 40 aktiviert, um eine RF-Spannung an die Probenplattform 15 anzulegen, wodurch eine Vorspannspannung an der Oberfläche der Probe S erzeugt wird. Die Probe S wird einem Ion von Plasma ausgesetzt, während eine Ionenenergie durch die Einstellung der Vorspannspannung geregelt bzw. gesteuert wird, und die Probe S wird bearbeitet.

RF-Spannung wird an die Probenplattform 15 angewandt bzw. angelegt, wobei die Gegenelektrode 21 elektrisch geerdet ist und die innere Seitenwand 11a nicht geerdet ist, und deshalb wird die RF-Spannung wirksam zwischen der Probenplattform 15 und der Gegenelektrode 21 angelegt, so daß die resultierende Vorspannspannung stabilisiert wird, um dadurch die Wiederholbarkeit eines Plasmabearbeitens zu ver- bessern.
Die innere Seitenwand 11a ist thermisch von anderen Abschnitten der Reaktionskammer 11 basierend auf der Ausbildung des Kühlraums 28 isoliert, und deshalb wird ihr die effiziente bzw. wirksame und stabile Temperaturregelung bzw. -steuerung exklusiv bzw. ausschließlich verliehen. Die äußere Seitenwand (die zur Atmosphäre gerichtet ist) der Reaktionskammer wird daran gehindert, sich zu erhitzen, und ist frei vom Wartungs- bzw. Instandhaltungsproblem.
Diese Plasmabearbeitungsvorrichtung ist für einen derartigen Prozeß, wie ein Ätzen eines Siliziumoxid- (SiO₂-) Films geeignet, in welchem eine Regelung bzw. Steuerung eines Ions besonders kritisch bzw. entscheidend ist. Obwohl die Vorrichtung dieser in 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ausgelegt bzw. konstruiert ist, um die innere Seitenwand 11a mit der Heizeinrichtung 27 zu erwärmen bzw. zu erhitzen, ist ein alternatives Design, die innere Seitenwand 11a mit einem ein thermisches Medium zirkulierenden Pfad zu versehen, so daß die Wand erhitzt und auch gekühlt werden kann.
5 zeigt einen vertikalen Querschnitt der Plasmabearbeitungsvorrichtung basierend auf einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist eine ringförmige Gegenelektrode 21 auf, die einen nicht existierenden zentralen Abschnitt unmittelbar über der Probe S aufweist. Der bloße weitere Unterschied von der vorhergehenden Ausführungsform ist die Verwendung von kombinierten Gliedern für die Trennung zwischen der inneren Seitenwand und der äußeren Seitenwand der Reaktionskammer.
6 zeigt ein Detail eines Abschnitts C der in 5 gezeigten Vorrichtung, d.h. den Seitenwandabschnitt der Reaktionskammer. Die ringförmige Gegenelektrode 21 ist an ihrem äußeren Kanten- bzw. Randabschnitt mit einer einen Elektrodenrand isolierenden Platte 22 aus Aluminiumoxid bzw. Tonerde, Quarz, usw. versehen und auch mit einer eingebetteten Heizeinrichtung 31 ausgestattet bzw. ausgerüstet. Trennungsmittel 23 und 25 zwischen der inneren Sei tenwand 11a und der äußeren Seitenwand 11b beinhalten ein kombiniertes Glied, das aus einer Teflondichtung 23a und einem O-Ring 23b gebildet wird, und ein anderes kombiniertes Glied, das aus einer Teflondichtung 25a und O-Ring 25b gebildet wird. Die Dichtungen 23a und 25a können beispielsweise aus Keramiken, wie beispielsweise Tonerde, anstelle von Teflon hergestellt sein bzw. werden.
Die Verwendung der kombinierten Glieder, die die rückstellfähigen O-Ringe enthalten, ermöglicht den Trennungsmitteln, eben bzw. gleichmäßig zwischen die innere Seitenwand 11a und äußere Seitenwand 11b eingepaßt zu werden. Dementsprechend kann der Strom bzw. Fluß von Wärme zwischen der inneren Seitewand 11a und der äußeren Seitenwand 11b leicht selbst entlang der Trennungsmittel gemacht werden, und die Temperaturverteilung um die innere Seitenwand 11a kann leicht gleichmäßig gleich gemacht werden.
Die in 5 gezeigte Vorrichtung kann die wirksame bzw. effektive RF-Spannungsanwendung zwischen der Gegenelektrode 21 und der Probenplattform 15 basierend auf der inneren Seitenwand 11a, die nicht elektrisch geerdet ist, trotz der Gegenelektrode 21 erzielen, welche nur im äußeren Randabschnitt des Mikrowellenfensters 14 existiert bzw. vorliegt. Deshalb ist sie fähig, die Wiederholbarkeit eines Plasmabearbeitens ebenso wie die in 3 gezeigte Vorrichtung zu verbessern. Zusätzlich führt sie die effiziente bzw. wirksame und stabile Temperaturregelung bzw. -Steuerung für die innere Seitenwand 11a durch und verringert bzw. vermindert die Temperaturveränderung bzw. -schwankung der äußeren Seitenwand 11b (die zur Atmosphäre gerichtet ist), so daß die Instandhaltungsschwierigkeit gelöst ist.
7 zeigt einen vertikalen Querschnitt der Plasmabearbeitungsvorrichtung basierend auf einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 8 zeigt ein Detail eines Abschnitts D der in 7 gezeigten Vorrichtung, d.h. den Seitenwandabschnitt der Reaktionskammer.
Die Gegenelektrode 21 ist als ein integrales Teil der äußeren Seitenwand 11b ausgebildet, so daß die Struktur einfach wie in 7 gezeigt ist, im Gegensatz zu den Gegenelektroden 21, die in den 3 und 5 gezeigt sind, die ausgelegt sind, um abnehmbar zu sein. Falls eine Heizeinrichtung 27 für die innere Seitenwand 11a der Reaktionskammer eingerichtet ist, wird sich der Heizeinrichtungsdraht verhalten, um die RF-Energie zu zerstreuen bzw. zu verteilen, und deshalb ist es erwünscht, eine derartige abstimmende Schaltung oder eine Isolationsschaltung, wie ein RF-Cutoff-Filter zu verwenden, um dadurch die Dispersion bzw. Zerstreuung zu verhindern.
Industrielle bzw. gewerbliche Anwendbarkeit
Die Plasmabearbeitungsvorrichtung und das Plasmabearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung sind fähig, die Dispersion bzw. Zerstreuung von RF-Energie von der Probenplattform zur Seitenwand der Reaktionskammer zu beseitigen, welches Ereignis durch die herkömmliche Vorrichtung angetroffen wird, basierend auf der elektrischen Isolierung der inneren Seitenwand der Reaktionskammer und basierend darauf, daß die innere Seitenwand nicht geerdet ist. Deshalb können die Vorrichtung und das Verfahren die effektive bzw. wirksame RF-Spannungsanwendung zwischen der Gegenelektrode und der Probenplattform erzielen, wobei die Vorspannspannung stabilisiert wird, welche an der Probenoberfläche durch diese Spannungsanwendung erzeugt wird, und demgemäß die Wiederholbarkeit eines Plasmabearbeitens verbessert wird.
Vorzugsweise ist die innere Seitenwand mit ihren eigenen Temperaturregel- bzw. -steuermitteln ausgestattet und thermisch von anderen Abschnitten bzw. Bereichen der Reaktionskammer isoliert. Diese Struktur verbessert die Temperaturregel- bzw. -steuerleistung für die innere Seitenwand, welche der Reaktionskammer gegenüberliegt, und verbessert auch die Wartbarkeit der Vorrichtung.
Demgemäß sind die Plasmabearbeitungsvorrichtung und das Plasmabearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung für die Anwendung eines Plasmabearbeitens auf ein Ätzen, Veraschen, CVD, usw. bei der Herstellung von integrierten Schaltungen (LSIs) in großem Umfang und Flüssigkristallanzeigeplatten (LCDs) geeignet und nützlich bzw. verwendbar für die Herstellung von LSIs und LCDs.

Claims

Plasmabearbeitungsvorrichtung, umfassend: Mittel zum Zuführen einer Mikrowelle (39); eine Reaktionskammer (11); ein Mikrowellenfenster (14), das in dem Deckenbereich der Reaktionskammer (11) vorgesehen ist; eine Probenplattform (15), die in der Reaktionskammer (11) angeordnet ist, um dem Mikrowellenfenster (14) gegenüberzuliegen bzw. gegenüber diesem ausgerichtet zu sein; Mittel zum Aufbringen einer RF-Spannung (40) auf die Probenplattform (15); und eine Gegenelektrode (21), welche nahe dem Mikrowellenfenster (14) angeordnet ist, um der Probenplattform (15) gegenüberzuliegen bzw. gegenüber dieser ausgerichtet zu sein, und die elektrisch geerdet ist, wobei die Reaktionskammer (11) ihre Seitenwand in eine innere Seitenwand (11a), welche zu dem Inneren der Reaktionskammer (11) gerichtet ist, und eine äußere Seitenwand (11b) getrennt aufweist, welche zu dem Äußeren der Reaktionskammer (11) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Seitenwand (11a) elektrisch von anderen Abschnitten bzw. Bereichen der Reaktionskammer (11) isoliert ist und nicht elektrisch geerdet ist.
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die innere Seitenwand (11a) der Reaktionskammer (11) thermisch von anderen Abschnitten der Reaktionskammer (11) isoliert ist und mit Temperatursteuer- bzw. -regelmitteln ausgestattet ist.
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gegenelektrode (21) vorgesehen ist, um in dem Randabschnitt des Mikrowellenfensters (14) im Inneren der Reaktionskammer (11) vorzuliegen.
Plasmabearbeitungsverfahren mit einer Plasmabearbeitungsvorrichtung, umfassend eine Gegenelektrode (21), welche nahe einem Mikrowellenfenster (14) angeordnet wird, um einer Probenplattform (15) gegenüberzuliegen bzw. gegenüber dieser ausgerichtet zu sein, und die elektrisch geerdet ist, umfassend die Betätigungsschritte: Einbringen einer Mikrowelle in eine Reaktionskammer (11), in welche Bearbeitungsgas zugeführt wurde, wodurch das Gas veranlaßt wird, ein Plasma auszubilden; und Anlegen einer RF-Spannung an die Probenplattform (15), die in der Reaktionskammer (11) angeordnet ist, um dem Mikrowellenfenster (14) gegenüberzuliegen bzw. gegenüber diesem ausgerichtet zu sein, auf welcher eine Probe angeordnet wird, um dadurch eine Vorspannspannung an der Probenoberfläche so auszubilden, daß die Probe Ionen aus dem Plasma ausgesetzt wird, wobei die Reaktionskammer (11) ihre Seitenwand in eine innere Seitenwand (11a), welche zu dem Inneren der Reaktionskammer (11) gerichtet ist, und eine äußere Seitenwand (11b) unterteilt aufweist, welche zu dem Äußeren der Reaktionskammer (11) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Seitenwand elektrisch von anderen Abschnitten bzw. Bereichen der Reaktionskammer (11) isoliert ist bzw. wird und nicht elektrisch geerdet wird.
Plasmabearbeitungsverfahren nach Anspruch 4, wobei die innere Seitenwand (11a) der Reaktionskammer (11) thermisch von anderen Abschnitten der Reaktionskammer (11) isoliert wird und einer Temperatursteuerung bzw. -regelung unterworfen wird.